膜片式新型先导水压溢流阀的研制
发布时间：2020-11-18 11:08
由于水的粘度低、润滑性差,先导型水压溢流阀中主阀芯与阀套之间的密封与润滑问题一直是影响溢流阀性能的关键技术难题。本文研制了一种带膜片密封的先导型水压溢流阀,较好地解决了这一难题。 本文采用弹性力学理论建立了膜片的力学模型,利用计算机对其进行了数值求解,讨论了膜片结构参数对其应力分布和挠度的影响,并结合膜片的实际使用性能要求(刚度小、强度大)设计了膜片的结构尺寸。本文还对水压溢流阀的静态性能进行了理论分析,同时建立了阀的动态数学模型,运用计算机仿真技术对阀的动态特性进行了仿真分析,讨论了阀的结构参数对溢流阀动态特性的影响,并对其进行了优化设计。 本文最后研制了先导型水压溢流阀样机,对样机的静态性能和动态性能进行了试验研究,通过对试验结果的分析,得出了样机的性能参数。试验结果表明样机的压力调节范围大、启闭性能好、动态压力超调量小、压力上升时间较快,其静态、动态性能均能满足预研目标,与已有的水压溢流阀比较可以看出本文研制的样机在性能上有明显优势。试验结果也验证了带膜片密封的先导型溢流阀较好解决了主阀芯的润滑与密封难题。试验结果与理论分析结果比较接近,但是阀的升压时间较仿真结果长,初步分析这主要是由于仿真过程中没有考虑膜片的弹性变形。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2007
【中图分类】：TH137.52
【部分图文】：
己经进入实用阶段。的 Danfoss 公司从 1989 年起开始纯水液压传动研究，己设计生控制阀。Danfoss 公司研制的直动式溢流阀，其最大流量为 60L为 0.25～14MPa，30L/min 阶跃流量时压力超调量为为 0.08MPams，泄漏量为 0.12L/min，阀的材料为不锈钢、聚脂、青铜等[3]的 Hauhinco 公司，主要研究和生产中高压、大流量纯水液压控MPa。此外还成功研制陶瓷阀芯的纯水液压滑阀，己成为产Y 公司和坦佩雷工业大学联合研制了多种纯水液压纯水液压开比例流量控制阀，其压力等级可达 32MPa。日本的 Ebara 公司重工等研制了多种纯水控制阀，其压力可达 14 MPa[4-6]。1为Ebara公司生产的直动式纯水液压溢流阀示意图。其额定压力 60L/min。图中阀芯 3 与阀套 2 配合形成过流面，阀芯端部做成做成球面正切面，从而把很集中的射束气蚀向后延伸，保护了阀的抗气蚀性能大大加强。另外，由于采用了特殊形式的球头结工作状态下的高频振动，降低噪声，提高使用寿命。
re 7 – spring of the main stage 8-main spool图 1.3 浙江大学研制的先导型纯水溢流阀的结构原理图1.3 关键技术难题当采用具有腐蚀性强、粘度低、汽化压力高等特点的水作介质时，先导型水压溢流阀将面临以下关键技术难题。（1）阀芯的润滑和密封难题水的低粘度带来了泄漏和拉丝侵蚀，同时水的润滑性差使得阀芯与阀套之间还有可能出现干摩擦，粘着—滑移(stick-slip)是阀芯常见的运动学现象，还是导致阀芯的卡阻以致阀的功能失效的主要原因。因此，先导型水压溢流阀主阀阀芯与阀套这一对摩擦副的材料配对是很关键的，既要减小主阀阀芯与阀套之间的摩擦力和避免卡阻，又要减小主阀阀芯与阀套之间的泄漏。为了减少泄漏量，有采用在主阀阀芯与阀套之间加密封圈的结构，大多数情况下这种结构会加大主阀芯所受的摩擦力，影响主阀芯的动态性能。实际上先导型溢流阀有时因主阀的弹簧力不能克服主阀所受的摩擦力而导致主阀口的开度失去控制[12]。（2）腐蚀和腐蚀磨损问题由于水(特别是海水)有较强的腐蚀性，因此溢流阀所用材料应具有较强的耐腐蚀性能。先导型水压溢流阀中的主阀口、先导阀口及主阀导向面处，腐蚀与磨损同时存在，两者相互促进，将使零件加速失效。显然，油压溢流阀的材料难以满足腐蚀及腐蚀磨损的要求[10]。（3）气蚀问题气蚀分为气体气蚀和汽化气蚀两种。由于液压油的汽化压力很低，同时空气在液压油中的溶解度较高，所以油压阀的气蚀主要表现为气体气蚀。相同条件下空气
图 1.4 先导型水压溢流阀结构原理图针对已有的先导型水压溢流阀存在的主要问题，本文研究了利用橡胶膜片来作为主要隔离装置的方案，并研制了样机，图1.4为其结构原理图，主阀阀口为内流式，
【引证文献】
本文编号：2888652
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2007
【中图分类】：TH137.52
【部分图文】：
己经进入实用阶段。的 Danfoss 公司从 1989 年起开始纯水液压传动研究，己设计生控制阀。Danfoss 公司研制的直动式溢流阀，其最大流量为 60L为 0.25～14MPa，30L/min 阶跃流量时压力超调量为为 0.08MPams，泄漏量为 0.12L/min，阀的材料为不锈钢、聚脂、青铜等[3]的 Hauhinco 公司，主要研究和生产中高压、大流量纯水液压控MPa。此外还成功研制陶瓷阀芯的纯水液压滑阀，己成为产Y 公司和坦佩雷工业大学联合研制了多种纯水液压纯水液压开比例流量控制阀，其压力等级可达 32MPa。日本的 Ebara 公司重工等研制了多种纯水控制阀，其压力可达 14 MPa[4-6]。1为Ebara公司生产的直动式纯水液压溢流阀示意图。其额定压力 60L/min。图中阀芯 3 与阀套 2 配合形成过流面，阀芯端部做成做成球面正切面，从而把很集中的射束气蚀向后延伸，保护了阀的抗气蚀性能大大加强。另外，由于采用了特殊形式的球头结工作状态下的高频振动，降低噪声，提高使用寿命。
re 7 – spring of the main stage 8-main spool图 1.3 浙江大学研制的先导型纯水溢流阀的结构原理图1.3 关键技术难题当采用具有腐蚀性强、粘度低、汽化压力高等特点的水作介质时，先导型水压溢流阀将面临以下关键技术难题。（1）阀芯的润滑和密封难题水的低粘度带来了泄漏和拉丝侵蚀，同时水的润滑性差使得阀芯与阀套之间还有可能出现干摩擦，粘着—滑移(stick-slip)是阀芯常见的运动学现象，还是导致阀芯的卡阻以致阀的功能失效的主要原因。因此，先导型水压溢流阀主阀阀芯与阀套这一对摩擦副的材料配对是很关键的，既要减小主阀阀芯与阀套之间的摩擦力和避免卡阻，又要减小主阀阀芯与阀套之间的泄漏。为了减少泄漏量，有采用在主阀阀芯与阀套之间加密封圈的结构，大多数情况下这种结构会加大主阀芯所受的摩擦力，影响主阀芯的动态性能。实际上先导型溢流阀有时因主阀的弹簧力不能克服主阀所受的摩擦力而导致主阀口的开度失去控制[12]。（2）腐蚀和腐蚀磨损问题由于水(特别是海水)有较强的腐蚀性，因此溢流阀所用材料应具有较强的耐腐蚀性能。先导型水压溢流阀中的主阀口、先导阀口及主阀导向面处，腐蚀与磨损同时存在，两者相互促进，将使零件加速失效。显然，油压溢流阀的材料难以满足腐蚀及腐蚀磨损的要求[10]。（3）气蚀问题气蚀分为气体气蚀和汽化气蚀两种。由于液压油的汽化压力很低，同时空气在液压油中的溶解度较高，所以油压阀的气蚀主要表现为气体气蚀。相同条件下空气
图 1.4 先导型水压溢流阀结构原理图针对已有的先导型水压溢流阀存在的主要问题，本文研究了利用橡胶膜片来作为主要隔离装置的方案，并研制了样机，图1.4为其结构原理图，主阀阀口为内流式，
【引证文献】
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1 朱碧海;何伟;贺小峰;刘银水;;膜片式先导水压溢流阀仿真与试验研究[J];机械工程学报;2012年02期
本文编号：2888652
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